采用數(shù)值模擬與試驗(yàn)分析相結(jié)合的方式,對(duì)穿甲爆破彈形成的力學(xué)毀傷元作用于艙室內(nèi)目標(biāo)的毀傷效應(yīng)進(jìn)行分析。分別對(duì)沖擊波的毀傷效果、爆炸破片的毀傷效果以及破片與沖擊波對(duì)艙室內(nèi)管路目標(biāo)共同的作用效果進(jìn)行研究;并設(shè)計(jì)了艙室內(nèi)爆試驗(yàn)對(duì)仿真分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。研究結(jié)果為提升艦船生命力、保護(hù)人員設(shè)備、增強(qiáng)戰(zhàn)斗部毀傷性能提供了參考。首先建立了目標(biāo)坐標(biāo)系和彈體坐標(biāo)系,并對(duì)轉(zhuǎn)換矩陣進(jìn)行推導(dǎo)。根據(jù)爆心與目標(biāo)位置關(guān)系得到了艙內(nèi)目標(biāo)受沖擊波作用時(shí)受力公式。對(duì)有彈丸初速影響的破片空間動(dòng)態(tài)分布公式進(jìn)行推導(dǎo),建立了破片擊中艙室目標(biāo)的計(jì)算模型。利用LS-Dyna對(duì)沖擊波毀傷元在艙室內(nèi)的作用效果進(jìn)行仿真分析,并對(duì)艙室內(nèi)幾個(gè)特征點(diǎn)超壓進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于所建艙室,在0.57kg裝藥沖擊波作用下各個(gè)特征點(diǎn)壓力均已超過(guò)76.93kPa毀傷判據(jù)值。沖擊波疊加在艙壁交匯處形成匯聚波,匯聚波超壓峰值為初始沖擊波的4~8倍。分析了不同裝藥量下艙室毀傷效果,對(duì)于0.057kg裝藥量,沖擊波在10ms時(shí)仍未傳至側(cè)舷位置;對(duì)于5.7kg裝藥量,2.5ms爆炸產(chǎn)物已傳至整個(gè)艙室,上下甲板中段與側(cè)舷匯聚處焊縫失效撕裂形成破口。然后使用Autodyn對(duì)自然破片的形成過(guò)程及艙室內(nèi)管路目標(biāo)受破片沖擊波共同作用進(jìn)行仿真分析。結(jié)果可知,對(duì)目標(biāo)的毀傷主要依靠圓柱部的破片,圓柱部破片數(shù)目占總數(shù)的51.27%,速度集中在1000m/s~1400m/s,最大值為1532m/s,飛散角變化均勻。彈頭部、彈尾部破片初速較低,飛散角變化劇烈。管路受破片作用時(shí)中段形變量為0.84cm;受沖擊波作用時(shí)形變量為0.13cm;當(dāng)兩種毀傷元共同作用時(shí),管路中段的形變量為0.98cm。破片沖擊波共同作用時(shí)沿Z向正應(yīng)力最大值與沖擊波單獨(dú)作用時(shí)相比增大3.5%。最后用艙室內(nèi)爆試驗(yàn)驗(yàn)證分析結(jié)果,艙室試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果較為符合。對(duì)于一般目標(biāo),沖擊波與破片均能造成毀傷;但對(duì)于壁厚較大、柔性較好目標(biāo)(例如管路線纜),沖擊波對(duì)其造成損傷有限,毀傷主要來(lái)自破片侵徹。
【學(xué)位單位】：沈陽(yáng)理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：U674.70;TJ410
【部分圖文】：

枚是從水下發(fā)射的如圖 1.1 所示。因此研究艦船相關(guān)的毀傷效應(yīng)對(duì)提升艦船生命力有至關(guān)重要的作用。圖1.1 英國(guó)魚叉反艦導(dǎo)彈攻擊拳師號(hào)兩棲驅(qū)逐艦Fig1.1 The British “Boxer” amphibious attack harpoon anti-ship “missile” destroyer

- 3 -圖1.2 國(guó)外某型130mm艦炮Fig1.2 A foreign type 130 naval gun巡洋艦、護(hù)衛(wèi)艦等大中型艦船上都裝有中口徑艦炮。如圖 1.3 所示。中國(guó)和俄羅斯將口徑為 60mm~100mm 的艦炮定義為中口徑艦炮。歐美國(guó)家所稱的中口徑艦炮口徑在 57mm~127mm。在對(duì)艦作戰(zhàn)中。我國(guó)海軍主要使用 76mm 艦炮。圖1.3 美國(guó)MK45型艦炮與法國(guó)MK2型艦炮Fig1.3 The United States MK45 naval gun and French MK2 naval gun衡量艦炮性能的指標(biāo)有：初速、射程、發(fā)射率、反應(yīng)時(shí)間、持續(xù)性、破壞性。其中對(duì)于毀傷效果的影響主要由初速、破壞性決定。彈丸離開(kāi)炮口，當(dāng)火炮氣體與空氣阻力平衡時(shí)彈丸速度最大，此刻的速度稱為彈丸初速。對(duì)于中口徑艦炮初速在 800m/s-1000m/s，初速主要影響著彈丸的有效射程、破片速度。

羅斯將口徑為 60mm~100mm 的艦炮定義為中口徑艦炮。歐美國(guó)家所稱的中口徑艦炮口徑在 57mm~127mm。在對(duì)艦作戰(zhàn)中。我國(guó)海軍主要使用 76mm 艦炮。圖1.3 美國(guó)MK45型艦炮與法國(guó)MK2型艦炮Fig1.3 The United States MK45 naval gun and French MK2 naval gun衡量艦炮性能的指標(biāo)有：初速、射程、發(fā)射率、反應(yīng)時(shí)間、持續(xù)性、破壞性。其中對(duì)于毀傷效果的影響主要由初速、破壞性決定。彈丸離開(kāi)炮口，當(dāng)火炮氣體與空氣阻力平衡時(shí)彈丸速度最大，此刻的速度稱為彈丸初速。對(duì)于中口徑艦炮初速在 800m/s-1000m/s，初速主要影響著彈丸的有效射程、破片速度。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2857028